CN102927527B - 护栏灯透镜、护栏灯及其组成的道路照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种护栏灯透镜、护栏灯及其组成的道路照明装置，护栏灯透镜包括一折射透镜、一位于折射透镜一侧的反射棱镜，折射透镜和反射棱镜通过一共同的底部连接，底部的中间部位设有一放置光源的凹面；折射透镜在垂直于路面方向将从光源射出的光线汇聚并将光线分配到水平线以下，其在水平方向上将从光源射出的光线的光束角均匀扩大；反射棱镜将从光源射出的光线进行配光，并将光线分布到水平线以下。本发明在垂直于路面方向可将从光源射出的光线汇聚，并将光线分配到水平线以下的路面上；在平行于路面方向可以将从光源射出的光线扩展成一个很大的光束角，从而获得路面上大范围照明。采用反射棱镜进行截光设计，消除其向水平线上方眩光。

Description

护栏灯透镜、护栏灯及其组成的道路照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明用二次光学透镜，更具体地说，涉及一种用于道路照明用、将光线压制在水平线以下的护栏灯透镜、护栏灯及其组成的道路照明装置。

背景技术

护栏灯是指安装于道路两旁的栏杆上的照明灯具。现有的护栏灯大部分用于城市夜景和景观照明，起到装饰和点缀高架路或桥梁的作用。其通常由中低功率的LED灯条加装一个圆筒形的护栏塑料套管组成，其只可以照明和美化护栏本身，但起不到照明道路的作用。现有的护栏管装置，由于出射光比较散，照射距离短，如果为了照明道路而使用大功率LED，则会产生很强的刺眼的眩光，反而起不到很好的效果。

专利号为201110350632.7的中国发明专利公开了一种护栏灯及护栏灯透镜，其包括一个后端面、一个与所述后端面相对的前端面以及位于所述前端面和后端面之间的侧面，后端面上具有一个收容槽，该收容槽的内壁为所述护栏灯透镜的入光面，前端面上形成有所述护栏灯透镜的第一出光面，侧面包括靠近护栏灯透镜顶侧的第一侧面和靠近护栏灯透镜底侧的第二侧面，所述第一侧面为护栏灯透镜的第一反光面，第二侧面包括一靠近后端面的第二出光面及位于所述第二出光面与前端面之间的第二反光面。所述护栏灯透镜基本上可以将护栏灯的光源发出的光线都用来照射路面和护栏，从而能够有效利用护栏灯的光源发出的光线。但是，其不能将照明用的光线完全压制在水平线以下，从而造成了在道路上行走的各类车辆或者行人产生眩光的效果。

因此，要想利用护栏灯装置起到道路照明的作用，需要将护栏灯在垂直于路面方向的光线进行会集，并且压制到水平线以下，同时还需要进行配光设计，将光线均匀地分配到路面上。而在这里有一点非常重要：就是护栏灯的光线不可以射到水平线以上，因为射到水平线以上的光线会对行驶中的汽车产生眩光。

发明内容

基于此，本发明的第一目的在于提供一种护栏灯透镜，其在垂直于路面方向可以将从光源射出的光线汇聚，并将光线分配到水平线以下的路面上；其在平行于路面方向可以将从光源射出的光线均匀扩展成一个很大的光束角，从而可以获得在路面上很大范围的照明。

本发明的第二目的在于提供一种采用上述的护栏灯透镜组成的护栏灯。

本发明的第三目的在于提供一种采用上述的护栏灯组成的道路照明装置。

为了达到上述第一目的，本发明采用的技术方案如下：

一种护栏灯透镜，其包括一折射透镜以及位于折射透镜一侧的反射棱镜，所述折射透镜和反射棱镜通过一共同的底部连接，所述底部的中间部位设有一用于放置光源的凹面；所述底部上还安装若干用于装配的卡角；所述折射透镜用于在垂直于路面方向将从光源射出的光线汇聚，并将光线分配到水平线以下，折射透镜用于在水平方向上将从光源射出的光线的光束角均匀扩大；所述反射棱镜用于将从光源射出的光线进行配光，并将光线分布到水平线以下。

优选的，所述折射透镜包括位于内侧的内凹入射面以及位于外侧的配光曲面；所述反射棱镜包括位于内侧的反射面以及位于外侧的出射面，所述出射面与配光曲面相交；所述光源射出的光线经内凹入射面后分别入射到配光曲面以及反射面，所述配光曲面用于将入射的光线进行配光以位于水平线以下的出射光线射出，所述反射面用于将入射的光线进行反射到出射面后，所述出射面用于将光线以位于水平线以下的出射光线射出；所述反射面为部分反射或全反射。

优选的，所述配光曲面对光线配光具体为：当光源发射出的光线入射到配光曲面的最上方P点时，其入射光线与水平线的夹角为α，且α位于30°～40°之间，其出射光线与水平线平行；当光源发射出的光线入射到配光曲面的最下方W点时，其出射光线与水平线呈一角度ψmax1，且ψmax1位于60°～90°之间；当光源发射出的光线入射到配光曲面的最上方P与最下方W点之间时，其出射光线与水平线的角度位于0～ψmax1之间。

优选的，当光源发射出的光线经内凹入射面入射到配光曲面的最上方P与最下方W点之间时，其入射光线与水平线之间的夹角为θ1，其出射光线与水平线之间的夹角为θ2，且其应满足以下公式：

$\mathrm{\θ}2={\tan }^{-1}\left[\frac{\mathrm{TW}\·\sin \mathrm{\β}}{w-\mathrm{TW}\·\cos \mathrm{\β}}\right]$

其中， $\sin \mathrm{\β}=\frac{h}{\sqrt{h^2+w^2}}$

$\cos \mathrm{\β}=\frac{w}{\sqrt{h^2+w^2}}$

式中：w为路面宽度，h为护栏灯的安装高度，α为当光源发射出的光线入射到配光曲面的最上方P点时，其入射光线与水平线的夹角。

优选的，所述反射棱镜对光线配光具体为：当光源发射出的光线入射到反射面的最下方U点时，其反射光线经出射面的最下方P点，经出射面折射后以平行于水平线方向的出射光线射出；当光源发射出的光线入射到反射面的最上方Q点时，其发射光线以垂直于水平线方向的出射光线射出；当光源发射出的光线入射到反射面的最上方Q点与最下方U点之间时，其反射光线经出射面折射后以水平线至水平线向下旋转90°之间的角度范围的出射光线射出。

优选的，当光源发射出的光线经内凹入射面入射到反射面的最上方Q与最下方U点之间时，其入射光线与水平线之间的夹角为θ1，其经出射面折射后的出射光线与水平线之间的夹角为θ2，且其应满足以下公式：

$\mathrm{\θ}2={\tan }^{-1}\left[\frac{\mathrm{TW}\·\sin \mathrm{\β}}{w-\mathrm{TW}\·\cos \mathrm{\β}}\right]$

其中， $\sin \mathrm{\β}=\frac{h}{\sqrt{h^2+w^2}}$

$\cos \mathrm{\β}=\frac{w}{\sqrt{h^2+w^2}}$

式中：w为路面宽度，h为护栏灯的安装高度，α为当光源发射出的光线入射到配光曲面的最上方P点时，其入射光线与水平线的夹角。

优选的，所述折射透镜在水平方向上将从光源射出的光线的光束角均匀扩大具体为：当光源发射出的光线经内凹入射面入射配光曲面上，配光曲面将光线沿水平方向进行横向扩展，扩展后的出射光线均匀的分布在角度为ψmax的范围内射出，且ψmax位于90°～150°之间。

优选的，当光源发射出的光线在水平方向上经内凹入射面入射配光曲面上时，其入射角为δ1，其出射角为δ2，且其应满足以下公式：

优选的，所述底部上还安装若干用于固定的圆形卡角。

为了达到上述第二目的，本发明采用的技术方案如下：

一种根据上述的护栏灯透镜组成的护栏灯，其在所述底部的中间部位的凹面内安装LED光源。

为了达到上述第三目的，本发明采用的技术方案如下：

一种根据上述的护栏灯透镜组成的道路照明装置，其还包括护栏管、遮光片、透明射出窗、印刷电路板以及散热片，所述灯源安装于护栏灯透镜底部的凹面内，在护栏管靠近道路一侧设有一开口，所述印刷电路板、散热片以及护栏灯透镜垂直位于开口内，且印刷电路板安装于散热片上，所述护栏灯透镜安装于印刷电路板上，所述遮光片安装于护栏灯透镜上方的开口内，所述透明射出窗安装于开口的外侧，且与护栏管的形状相同。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、其在垂直于路面方向可以将从光源射出的光线汇聚，并将光线分配到水平线以下的路面上；其在平行于路面方向可以将从光源射出的光线均匀扩展成一个很大的光束角，从而可以获得路面上大范围的照明。

2、另外，本发明还采用了反射棱镜的结构进行截光设计，从而消除护栏灯向水平线上方射出的眩光。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的护栏灯透镜的三维外观图；

图2是本发明护栏灯透镜图1的俯视图；

图3是本发明护栏灯透镜图1的侧视图；

图4是本发明护栏灯透镜图1的仰视图；

图5是本发明护栏灯透镜图2所示A-A方向(垂直于路面方向)的剖视图；

图6是本发明护栏灯透镜图2所示B-B方向(平行于路面方向)的剖视图；

图7是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的设计原理图；

图8是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的配光曲面12的配光原理图；

图9是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的配光曲面12对单根光线的配光原理图；

图10是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的等效配光三角形示意图；

图11是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的反射面21的配光原理图；

图12是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的反射面21对单根光线的配光原理图；

图13是本发明护栏灯透镜沿B-B剖面的设计原理图；

图14是本发明护栏灯透镜沿B-B剖面对单根光线的配光原理图；

图15是本发明护栏灯透镜沿B-B剖面的等效配光三角形示意图；

图16是本发明护栏灯透镜的光线追迹示意图；

图17是本发明护栏灯透镜正前方15米远处的光斑形状及照度分布图；

图18是本发明护栏灯透镜在路面上的光斑形状及照度分布图；

图19是本发明护栏灯透镜的配光曲线图；

图20是本发明护栏灯透镜在道路照明效果的伪彩色表现图；

图21是本发明护栏灯透镜在双侧护栏灯照明时，路面照度分布的模拟示意图；

图22是本发明护栏灯组成的道路照明装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、折射透镜，2、反射棱镜，3、底部，4、圆形卡角，5、光源，6、金属护栏管，7、遮光片，8、透明射出窗，9、印刷电路板，10、散热片，11、内凹入射面，12、配光曲面，15、LED光源，21、反射面，22出射面，A、护栏灯透镜。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明的原理在于：其在垂直于路面方向可以将从LED射出的光线会聚，并将光线分配到水平线以下的路面上；其在平行于路面方向可以将从LED射出的光线均匀扩展成一个很大的光束角，从而可以获得路面上大范围的照明。另外采用了反射棱镜的结构进行截光设计，从而消除护栏灯向水平线上方射出的眩光。

参阅图1-4所示，本发明一种护栏灯透镜，其包括一折射透镜1以及位于折射透镜1一侧的反射棱镜2，所述折射透镜1和反射棱镜2通过一共同的底部3连接，所述底部3的中间部位设有一用于放置光源5的凹面；所述折射透镜1在垂直于路面方向将从光源5射出的光线汇聚，并将光线分配到水平线以下，其在水平方向上将从光源5射出的光线的光束角均匀扩大；所述反射棱镜2将从光源5射出的光线进行配光，并将光线分布到水平线以下。另外，底部3的下方有多个用于装配定位的卡脚4，本发明中，卡角4为圆形卡角，且优选圆形卡脚4的数量为4个。其中：其光源5可以为LED灯。

参阅图5-6所示，其中O点为LED光源5发光面的中心点位置，OZ为通过LED光源5发光面中心位置O点并垂直于LED光源5发光面的光轴。而所述折射透镜1包括位于内侧的内凹入射面11以及位于外侧的配光曲面12，内凹入射面11可以为球面或者非球面，本发明优选该内凹入射面11为球面；配光曲面12其在A-A剖面方向(图5)的轮廓线比较凸出，其在这个方向起到汇聚光线的作用，配光曲面12其在B-B剖面方向(图6)的轮廓线顶部比较平缓，其在这个方向起到发散光线的作用。

所述反射棱镜2主要起到截光的作用，消除了护栏灯向水平线上方射出的眩光；其包括位于内侧的反射面21以及位于外侧的出射面22，所述出射面22与配光曲面12相交；所述光源5射出的光线经内凹入射面11后分别入射到配光曲面12以及反射面21，所述配光曲面12将入射的光线进行配光以位于水平线以下的出射光线射出，所述反射面21将入射的光线进行反射到出射面22后，所述出射面22将光线以位于水平线以下的出射光线射出。

参阅图7所示，是本发明所涉及的护栏灯透镜沿A-A剖面(垂直于路面方向)的设计原理图。从LED光源5发光面中心O点发出的光线，经过内凹入射面11之后分别入射到折射透镜1的配光曲面12及反射棱镜2的反射面21上。其中经过折射透镜1的配光曲面12的光线，经配光曲面12配光后，其出射光线都分配于与光轴OZ平行的水平线的下方；入射到反射棱镜2的反射面21的一部分光线，被反射面21反射，反射后的光线通过出射面22射出，射出后的光线也都分配于与光轴OZ平行的水平线下方。由于反射光线经出射面22输出后需要符合一定的配光条件；且所述的反射面21，其可以为部分反射或者全反射，即其不一定达到全反射的边界条件，为了增加反射率，反射面21上面还可以镀反射膜。

参阅图8所示，是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面(垂直于路面方向)的配光曲面的配光原理图。LED光源5发光面中心O点发出的光线，其入射到配光曲面12的轮廓线的最上方P点时，其出射光线与光轴OZ(水平线)平行；入射到配光曲面12的轮廓线最下方W点时，其出射光线射向光轴OZ的下方并与光轴OZ成一个很大的角度ψmax1，ψmax1介于60°～90°之间，这里优选ψmax1为90°；而入射到配光曲面12的轮廓线其它位置时，其出射光线与光轴OZ(水平线)的夹角则在0~ψmax1之间。

参阅图9所示，是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的配光曲面12对单根光线的配光原理图。从LED光源5发光面中心0点发出的一根光线OS，经过内凹入射面11之后入射到配光曲面12上于S点的位置，S点位于配光曲面12的最上方P点与最下方W点之间，其入射光线OS与光轴OZ(水平线)的夹角为θ1。光线OS经过配光曲面12汇聚之后，以出射光线ST射出，ST与光轴OZ(水平线)的夹角为θ2。假设光线射向光轴OZ(水平线)的上方时，角度为负，光线射向光轴OZ(水平线)的下方时，角度为正；假设入射到配光曲面12最上方P点时，其边缘光线OP与光轴OZ(水平线)的夹角为-α，-α在-30°～-40°之间。那么入射角θ1与出射角θ2之间的关系可以根据图10所示的等效配光三角形来算出。其中，其等效配光三角形是按照如下的方式转换而来的：将配光曲面12上的出射点S移到直角三角形的0'点位置，并以道路路面宽度w作为该直角三角形的横边，以护栏灯安装的高度h作为该直角三角形的左侧竖边，则斜边HW为配光曲面12在A-A剖面的所有出射光线的照射范围，可将其等分成n等份，其中第i根出射光线ST照射到三角形的斜边T点位置。同时将从LED光源5入射的光线从配光曲面12的最上方的边缘P点至最下放的边缘W点，也按照等角度分成n等份，并将其同照射范围分成的n等份作为一一对应。

这时，根据直角三角形定律，由护栏灯安装的高度h以及道路路面宽度w，可以得出：

$\sin \mathrm{\β}=\frac{h}{\sqrt{h^2+w^2}}---\left(1a\right)$

$\cos \mathrm{\β}=\frac{w}{\sqrt{h^2+w^2}}---\left(1b\right)$

由于O′T所对应的入射光线OS第i根出射光线，其与光轴OZ的夹角为θ1，其对应于照射目标HW中的T点位置，则根据对应关系有：

由三角形O′TW的正弦定理，得：

$\frac{\mathrm{TW}}{\sin \mathrm{\θ}2}=\frac{w}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\θ}2-\mathrm{\β})}$

$\frac{\mathrm{TW}}{\sin \mathrm{\θ}2}=\frac{w}{\sin (\mathrm{\θ}2+\mathrm{\β})}=\frac{w}{\sin \mathrm{\θ}2\cos \mathrm{\β}+\cos \mathrm{\θ}2\sin \mathrm{\β}}$

w·sinθ2＝TW·sinθ2cosβ+TW·cosθ2sinβ

sinθ2[w-W·cosβ]＝TW·cosθ2sinβ

因此得出出射角θ2与入射角θ1之间的配光条件为：

$\mathrm{\θ}2={\tan }^{-1}\left[\frac{\mathrm{TW}\·\sin \mathrm{\β}}{w-\mathrm{TW}\·\cos \mathrm{\β}}\right]---\left(3\right)$

联合以上的公式(1)至(3)，利用计算机的数值迭代法可以逐点计算出配光曲面12在A-A剖面(垂直于路面方向)的轮廓线上每点的坐标值，从而可以得出配光曲面12在A-A剖面的轮廓线形状。

参阅图11所示，是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的反射面21的配光原理图。对于护栏灯透镜一侧的反射棱镜2。从LED光源5发光面中心0点发出的光线，经入射面11之后，一部分与光轴OZ(水平线)的夹角在-90°～-α之间的光线入射到反射面21上，经反射面21反射之后，反射光线通过位于外侧的出射面22折射后输出。入射到反射面21的最下放U点位置的边缘光线，其反射光线经过出射面22的最下方P点，经出射面22折射后以平行于光轴OZ(水平线)的方向的出射光线水平射出；入射到反射面21的最上方Q点位置的边缘光线，其反射光线则以垂直于光轴OZ(水平线)的方向往下方的出射光线射出。入射到反射面21的最上方Q点与最下方U点之间时的其他位置处的光线，其反射光线输出后分布在光轴OZ(水平线)以及从水平线往下方旋转90°之间的范围内。这样，由于所有的输出光线都分布在光轴OZ(水平线)的下方，所以整个透镜一侧的反射棱镜2起到截光的作用，其可以消除由射向水平线上方的光线所引起的对行驶中的车辆产生的眩光。

参阅图12所示，是本发明护栏灯透镜沿A-A剖面的反射面21对单根光线的配光原理图。透镜一侧的反射棱镜2。假设入射光线为OK，其与光轴OZ(水平线)的夹角为θ1，经过内凹入射面11后入射到反射面21上，反射光线KL通过出射面22折射后输出，输出光线为LM，假设输出光线LM与光轴OZ(水平线)的夹角为θ2，那么出射角θ2与入射角θ1的关系也可以根据图10所示的等效配光三角形来算出。其中，其等效配光三角形是按照如下的方式转换而来的：将出射面22上的出射点L移到直角三角形0＇点位置，并以道路路面宽度w作为该直角三角形的横边，以护栏灯透镜安装的高度h作为该直角三角形的左侧竖边，则斜边HW为经过反射面21反射的所有输出光线的照射范围，同样将其等分成n等份，其中第i根出射光线LM对应于等效三角形的斜边H上的T点位置。同时将入射到反射面21的光线从边缘u点至边缘Q点，按照等角度分成n等份，并将其与照射目标的n等份作一一对应。

由于O’T所对应的入射光线OK为第i根入射光线，其与光轴OZ(水平线)的夹角为θ1，θ1在-90°～-α之间，而T点位置是照射目标HW上的第i个对应的位置点，则根据对应关系，公式(2)可以改为以下形式：

联合上述的公式(4)和(3)，可以利用计算机的数值迭代法逐点计算出反射面21在A-A剖面(垂直于路面方向)的轮廓线上每点坐标值，从而得出反射面21的在A-A剖面的形状。

参阅图13所示，是本发明护栏灯透镜沿B-B剖面(平行于路面方向)的设计原理图。从LED光源5发光面中心O点发出的光线，经过内凹入射面11之后入射到配光曲面12上，配光曲面12将光线沿B-B剖面方向进行横向扩展，扩展后的光线均匀地分布在一角度ψmax的范围内，ψmax为最大光束角，其可以在90°~150°之间的范围。

参阅图14所示，是本发明护栏灯透镜沿B-B剖面对单根光线的配光原理图。假设从LED光源5发光面中心O点发出的光线OA，其与光轴OZ(水平线)的夹角为δ1，入射到配光曲面12于出射点A点，经配光曲面12配光之后以出射光线AB射出，出射光线AB与光轴OZ的夹角射设为δ2。则出射角δ2与入射角δ1之间的关系可以从图15所示的等效配光三角形算出。其中，其等效配光三角形是按照如下的方式转换而来的：将出射点A移到直角三角形的O＇点，并以照射距离H为直角三角形的左侧的竖边，以照射的道路路面长度L为直角三角形的横边，O＇E为曲面12的边缘出射光线，即∠ZO′E＝ψmax/2。并将照射范围ZE进行m等分，同时将入射光线与光轴OZ从0~90°的夹角进行m等分，将入射角与照射位置的顺序进行一一对应，假设OA为第j根入射光线，其入射角为δ1，其出射角为δ2，出射光线在照射目标的位置为线段ZE上的B点，那么根据图15中的三角函数关系，可以得出：

即得出：出射角为δ2与入射角δ1之间的配光条件符合：

同样，根据公式(5)的配光条件，利用计算机的数值迭代法逐点计算出配光曲面12在B-B剖面(平行于路面方向)的轮廓线上每点的坐标值，从而得出配光曲面12的在B-B剖面的形状。

根据以上所得的在A-A及B-B剖面的配光条件，利用数学迭代法分别求出本发明所涉及的护栏灯透镜的折射透镜1及反射棱镜2在A-A剖面及B-B剖面的轮廓线，从而利用曲面生成软件，即可以建立起该透镜的三维实体模型。

参阅图16所示，是本发明护栏灯透镜的光线追迹示意图。将本发明的护栏灯透镜的三维实体模型输入到光度分析软件中进行光线追迹及光度分析，假设所用的LED光源为CREE的XPE，单颗LED的光通量为90流明。图16为该透镜的光线追迹，可以明显地看出该透镜反射棱镜2的截光作用、以及该透镜的折射透镜1的大角度配光作用，出射光线大部分都分配于光轴OZ(水平线)以下.但由于LED光源5为扩展光源，并非是点光源，所以还有一小部分光线会射到水平线之上。

参阅图17所示，是本发明护栏灯透镜正前方15米远处的光斑形状及照度分布图。十字叉丝为透镜正前方的水平线及竖直线，可以看出光斑中的一小部分位于叉丝横线的上方，对于这种情况，可以在安装过程中，通过稍微调节护栏灯灯具的俯仰角，将光斑完全分配到路面上。

参阅图18所示，是本发明护栏灯透镜在距离透镜1.2米的下方路面上的光斑形状及照度分布图。图中路面宽度为14.2米，可以看出透镜照射的范围超过了7.1米宽的路面中间线(图中的Y为O的横线)。

参阅图19所示，是本发明护栏灯透镜的配光曲线图。其中：光束角很窄、最强光强位置偏离极坐标O线约5度的0度方位角那条曲线为透镜在垂直于路面方向的光强分布曲线；而另外一条光束角很宽、对称分布的90度方位角的那条曲线为透镜在平行于路面方向的光强分布曲线，其呈蝙蝠翼状分布，峰值光强一半位置处光束角宽度约为100度。采用每颗光通量为90流明的10颗Cree XPE的LED光源配上本发明所涉及的二次光学透镜组成一个1米长的护栏灯，并用测试的数据进行道路照明设计的模拟。

参阅图21所示，是本发明护栏灯透镜在双侧护栏灯照明时，路面照度分布的模拟示意图。假设灯具为在道路的双侧对称排布，道路为4车道，每车道的实测宽度为3.55米(即4车道总宽度为14.2米)，护栏灯透镜的安装高度为1.2米，灯具安装未做倾斜，相邻两盏护栏灯间距为3米，那么路面上的照明效果如图20所示，路面的照度分布及测试网格点的数据如图21所示，可以看出路面其平均照度为21.56Lux，照度均匀度非常好，均匀度为79％，其符合国家城市道路照明设计标准的要求。

本发明还提供一种根据上述的护栏灯透镜组成的护栏灯，其在所述底部3的中间部位的凹面内安装LED光源15。

参阅图22所示，本发明还提供一种根据上述的护栏灯组成的道路照明装置，其还包括护栏管6、遮光片7、透明射出窗8、印刷电路板9(PCB板)以及散热片10，所述LED灯源15安装于护栏灯透镜A底部的凹面内，在护栏管6靠近道路一侧设有一开口，所述印刷电路板9、散热片10以及护栏灯透镜垂直位于开口内，且印刷电路板9安装于散热片10上，所述护栏灯透镜安装于印刷电路板9上，所述遮光片7安装于护栏灯透镜上方的开口内，所述透明射出窗8安装于开口的外侧，且与护栏管6的形状相同；护栏管6为金属材质；而护栏灯透镜可以调节俯仰角。

其中：护栏灯透镜上方的遮光片7起到二次截光的作用，消除由于护栏灯透镜加工的表面缺陷所引起的射向水平线上方的杂散光，保证100％的消眩光。另外当护栏灯透镜的安装高度及路面宽度不同时，通过转动护栏管，可以调整护栏灯的俯仰角，将光斑均匀地覆盖路面上。

通过本发明的实施，其具有以下的优点：其在垂直于路面方向可以将从光源射出的光线会聚，并将光线分配到水平线以下的路面上；其在平行于路面方向可以将从光源射出的光线均匀扩展成一个很大的光束角，从而可以获得路面上大范围的照明；另外，本发明还采用了反射棱镜的结构进行截光设计，从而消除护栏灯向水平线上方射出的眩光。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内作出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种护栏灯透镜，其特征在于：其包括，一折射透镜(1)以及一位于折射透镜(1)一侧的反射棱镜(2)，所述折射透镜(1)和反射棱镜(2)通过一共同的底部(3)连接，所述底部(3)的中间部位设有一用于放置光源(5)的凹面；所述底部(3)上还安装若干用于装配的卡角(4)；所述折射透镜(1)用于在垂直于路面方向将从光源(5)射出的光线汇聚并将光线分配到水平线以下，以及，折射透镜(1)用于在水平方向上将从光源(5)射出的光线的光束角均匀扩大；所述反射棱镜(2)用于将从光源(5)射出的光线进行配光并将光线分布到水平线以下，所述折射透镜(1)包括位于内侧的内凹入射面(11)以及位于外侧的配光曲面(12)；所述反射棱镜(2)包括位于内侧的反射面(21)以及位于外侧的出射面(22)，所述出射面(22)与配光曲面(12)相交；所述光源(5)射出的光线经内凹入射面(11)后分别入射到配光曲面(12)以及反射面(21)，所述配光曲面(12)用于将入射的光线进行配光以位于水平线以下的出射光线射出，所述反射面(21)用于将入射的光线进行反射到出射面(22)后，所述出射面(22)用于将光线以位于水平线以下的出射光线射出；所述反射面(21)为部分反射或全反射，所述配光曲面(12)对光线配光具体为：当光源(5)发射出的光线入射到配光曲面(12)的最上方P点时，其入射光线与水平线的夹角为α，且α为30°，其出射光线与水平线平行；当光源(5)发射出的光线入射到配光曲面(12)的最下方W点时，其出射光线与水平线呈一角度ψmax1，且ψmax1位于60°～90°之间；当光源(5)发射出的光线入射到配光曲面(12)的最上方P与最下方W点之间时，其出射光线与水平线的角度位于0～ψmax1之间。 

2.根据权利要求1所述的护栏灯透镜，其特征在于，当光源(5)发射出的光线经内凹入射面(11)入射到配光曲面(12)的最上方P与最下方W点之间 时，其入射光线与水平线之间的夹角为θ1，其出射光线与水平线之间的夹角为θ2，且其应满足以下公式： 

其中，

式中：w为路面宽度，h为护栏灯的安装高度，α为当光源发射出的光线入射到配光曲面的最上方P点时，其入射光线与水平线的夹角。 

3.根据权利要求1所述的护栏灯透镜，其特征在于，所述反射棱镜(2)对光线配光具体为：当光源(5)发射出的光线入射到反射面(21)的最下方U点时，其反射光线经出射面(22)的最下方P点，经出射面(22)折射后以平行于水平线方向的出射光线射出；当光源(5)发射出的光线入射到反射面(21)的最上方Q点时，其发射光线以垂直于水平线方向的出射光线射出；当光源(5)发射出的光线入射到反射面(21)的最上方Q点与最下方U点之间时，其反射光线经出射面(22)折射后以水平线至水平线向下旋转90°之间的角度范围的出射光线射出。 

4.根据权利要求3所述的护栏灯透镜，其特征在于，当光源(5)发射出的光线经内凹入射面(11)入射到反射面(21)的最上方Q与最下方U点之间时，其入射光线与水平线之间的夹角为θ1，其经出射面(22)折射后的出射光线与水平线之间的夹角为θ2，且其应满足以下公式： 

其中，

式中：w为路面宽度，h为护栏灯的安装高度，α为当光源发射出的光线入射到配光曲面的最上方P点时，其入射光线与水平线的夹角。 

5.根据权利要求1所述的护栏灯透镜，其特征在于，所述折射透镜(1)在水平方向上将从光源射出的光线的光束角均匀扩大具体为：当光源(5)发射出的光线经内凹入射面(11)入射配光曲面(12)上，所述配光曲面(12)将光线沿水平方向进行横向扩展，扩展后的出射光线均匀的分布在角度为ψmax的范围内射出，且ψmax位于90°～150°之间。 

6.根据权利要求5所述的护栏灯透镜，其特征在于，当光源(5)发射出的光线在水平方向上经内凹入射面(11)入射配光曲面(12)上时，其入射角为δ1，其出射角为δ2，且其应满足以下公式： 

。

7.一种根据权利要求1所述的护栏灯透镜组成的护栏灯，其特征在于，在所述底部(3)的中间部位的凹面内安装LED光源(15)。 

8.一种根据权利要求7所述的护栏灯组成的道路照明装置，其特征在于，其还包括护栏管(6)、遮光片(7)、透明射出窗(8)、印刷电路板(9)以及散热片(10)，在护栏管(6)靠近道路一侧设有一开口，所述印刷电路板(9)、散热片(10)以及护栏灯透镜垂直位于开口内，且印刷电路板(9)安装于散热片(10)上，所述护栏灯透镜安装于印刷电路板(9)上，所述遮光片(7)安 装于护栏灯透镜上方的开口内，所述透明射出窗(8)安装于开口的外侧，且与护栏管(6)的形状相同。 

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